Algemeen nieuws

< VorigeAfbeelding 1 van 1Volgende >

Drones kunnen oscillaties gebruiken om de afstand tot objecten te bepalen. Op deze foto leert de drone om objected te detecteren en te vermijden in onze experimentele Flight Arena (Afbeelding: MAVLab TU Delft)

Een bij kan schijnbaar moeiteloos navigeren tussen bloemen en langs obstakels. Je vraagt je misschien af hoe het komt dat zo'n klein insect, zo perfect zijn weg kan vinden? Die vliegkunst is voor een deel verklaarbaar door het concept ‘optische flow', wat betekent dat insecten de snelheid waarnemen waarmee objecten zich door hun gezichtsveld verplaatsen. Roboticaonderzoekers proberen dat na te bootsen met vliegende robots, maar dat is tot op heden maar ten dele gelukt.

Daarom presenteert een team van de TU Delft en de Westfälische Hochschule een op optische flow gebaseerd leerproces waarmee robots afstanden kunnen inschatten op basis van de visuele eigenschappen (vorm, kleur, textuur) van zichtbare objecten. Deze op kunstmatige intelligentie gebaseerde leerstrategie verbetert de navigatievaardigheden van kleine vliegende drones en biedt een nieuwe hypothese over de intelligentie van insecten.

Hoe landt een bij op een bloem? En hoe ontwijkt ze obstakels? Dat lijken vragen die vooral interessant zijn voor biologen. Maar met de opkomst van kleine elektronica en robotsystemen zijn dergelijke vragen ook relevant geworden voor de robotica en kunstmatige intelligentie. Zo zijn kleine robots bijvoorbeeld sterk beperkt als het gaat om de sensoren en processors die zij aan boord kunnen hebben. Als zulke robots even autonoom moeten zijn als zelfrijdende auto's - die veel groter zijn - moeten ze gebruikmaken van een bijzonder efficiënt soort kunstmatige intelligentie, vergelijkbaar met de sterk ontwikkelde intelligentie van vliegende insecten.

Optische flow
Een van de dingen waar insecten veel gebruik van maken is ‘optische flow': de manier waarop objecten zich door hun gezichtsveld bewegen. Die helpt hen om op bloemen te landen en obstakels en vijanden te ontwijken. De op optische flow gebaseerde strategieën die insecten voor complexe taken gebruiken zijn verrassend eenvoudig en elegant. Zo maken bijen bij het landen bijvoorbeeld gebruik van de ‘divergentie', de snelheid waarmee zichtbare objecten groter worden. Als een bij zou vallen, zou de divergentie toenemen en zouden bijvoorbeeld grassprieten steeds sneller groter worden. Maar tijdens het landen gebruiken bijen een strategie om de divergentie constant te houden door af te remmen. Daardoor kunnen ze vloeiend en zachtjes landen.

"We zijn begonnen aan het werken met optische flow uit enthousiasme over de elegante, eenvoudige strategieën die vliegende insecten gebruiken", aldus Guido de Croon, hoogleraar Bio-inspired Micro Air Vehicles en eerste auteur van het artikel. "Maar het ontwikkelen van de benodigde besturingssystemen om deze strategieën uit te voeren met vliegende robots bleek verre van eenvoudig. Zo landden onze vliegende robots op een gegeven moment niet, maar bleven ze vlak boven het oppervlak oscilleren, oftewel op en neer gaan."

Fundamentele beperkingen
Optische flow heeft twee fundamentele beperkingen, die uitgebreid zijn beschreven in de toenemende literatuur in de door biologie geïnspireerde robotica. De eerste is dat optische flow alleen gecombineerde informatie verschaft over afstand en snelheid, en niet over afstand of snelheid afzonderlijk. Dat betekent bijvoorbeeld dat als er twee drones aan het landen zijn, en een daarvan twee keer zo hoog en snel vliegt als de andere, ze allebei dezelfde optische flow waarnemen. Maar voor een goede besturing moeten deze twee drones verschillend reageren op afwijkingen in de divergentie van de optische flow. Als een drone zijn reacties bij het landen niet aanpast aan de hoogte, komt hij nooit op de grond terecht, maar blijft hij daarboven oscilleren. Ten tweede is de optische flow in de richting waarin een robot beweegt heel klein. Dat is zeer nadelig, omdat daardoor de metingen van de optische flow in die richting relatief veel ruis vertonen en dus zeer weinig informatie verschaffen over de aanwezigheid van obstakels. Daardoor zijn de belangrijkste obstakels - die waar de robot naartoe beweegt - in de praktijk het lastigst om te detecteren.

Visuele verschijning leren als oplossing
"We realiseerden ons dat beide problemen met optische flow opgelost zouden zijn als de robots niet alleen de optische flow konden interpreteren, maar ook de visuele verschijning van objecten in hun omgeving", vervolgt De Croon. "Robots zouden dan de afstand tot objecten kunnen waarnemen ongeveer zoals mensen afstanden kunnen inschatten bij een foto. De enige vraag was: Hoe kan een robot leren om op die manier afstanden waar te nemen?"

Het antwoord op die vraag zat hem in een onlangs door De Croon ontwikkelde theorie, waaruit blijkt dat vliegende robots door actief te oscilleren afstanden kunnen waarnemen. In het in Nature Machine Intelligence gepubliceerde artikel wordt een benadering gepresenteerd waarbij robots dergelijke oscillaties gebruiken om te leren hoe de objecten in hun omgeving er op verschillende afstanden uitzien. Op die manier kan een robot bijvoorbeeld leren hoe fijn de textuur van gras er vanaf verschillende afstanden uitziet tijdens het landen, of hoe dik boomstammen op verschillende afstanden zijn als hij door een bos vliegt.

Relevantie voor robotica en toepassingen
"Leren om afstanden te bepalen op basis van visuele verschijning levert veel snellere en vloeiendere landingen op dan voorheen mogelijk waren", vertelt Christophe De Wagter, onderzoeker aan de TU Delft en coauteur van het artikel. "Bovendien konden de robots nu obstakels in de vliegrichting heel duidelijk zien om ze te ontwijken. Daardoor werd niet alleen de detectie van obstakels beter, maar konden onze robots ook sneller vliegen." De gepresenteerde methodes zullen bijzonder relevant zijn voor vliegende robots met beperkte sensoren en rekenkracht, met name als die actief zijn in een omgeving met weinig ruimte, bijvoorbeeld in een kas om gewassen te monitoren of in een magazijn om de voorraad bij te houden.

Relevantie voor de biologie
De bevindingen zijn niet alleen relevant voor de robotica, maar hebben ook een nieuwe hypothese over de intelligentie van insecten opgeleverd. "Meestal beginnen experimenten met bijen met een leerfase, waarin de bijen verschillende oscillerende gedragingen vertonen tijdens de kennismaking met een nieuwe omgeving en de daarbij horende nieuwe prikkels, zoals kunstmatige bloemen", vertelt Tobias Seidl, bioloog en hoogleraar aan de Westfälische Hochschule. "De uiteindelijke metingen die in artikelen worden gepresenteerd worden meestal gedaan na deze leerfase en daarbij ligt de nadruk voornamelijk op de rol van optische flow. Het hier gepresenteerde leerproces biedt een nieuwe hypothese over de manier waarop vliegende insecten in de loop van hun leven hun navigatievermogen verbeteren, bijvoorbeeld om te landen. Dat wijst erop dat we meer onderzoek naar deze leerfase moeten doen." 

Afdrukken | Mail door

Meer algemeen nieuws

> ING: personeelstekort vere...
> Altair versterkt aanbod el...
Toon volledig overzicht

Column / Opinie

De kracht van standaardisering

Zachte heelmeesters maken stinkende wonden

Wat is meer?

Toon alle columns / opinies

Energietechniek

Lees hier nieuws rond het thema Energietechniek.

Vacatures

Alliander
Uitvoerder Elektrotechniek
Als Uitvoerder Elektro ben je klant- en resultaatgericht door een goed overzicht te hebben over de lopende werkzaamheden. Dit doe je door zowel met klanten, aannemers en collega's goed en duidelijk te communiceren en verwachtingen te managen. Er wordt van jou verwacht dat je storingen veilig en zo snel mogelijk oplost met jouw team van monteurs. Daarnaast verzorg je ook het onderhoud van het Liander net.
Lees meer >>

ASML - Veldhoven
Experienced Electrical Integration Engineer
Are you an experienced electrical engineer? And do you like to execute measurements on Electrical test set-ups & prototypes? Then our position of Electrical Integrator will be very interesting for you!
Learn more about this job >>
Application form >>

ASML - Veldhoven  
Electrical Design Engineer
Are you an experienced electrical design engineer? Do you like to design complicated electrical systems? You'd better contact us today! As an Electrical Design Engineer, you design and maintain interconnections between boards, racks, cabinets, interconnect PCBA's, sensors and actuators.
Learn more about this job >>
Application form >>

ASML - Veldhoven
Management Assistant
Does assisting top managers in a dynamic, high demanding, international environment energize you? Then ASML is what you are looking for! Every day you use technology that contains microchips. From smartphones and laptops, to washing machines, credit cards and cars. ASML is the world leader of advanced technology systems for the semiconductor industry. Due to our growth we are continuously searching for new talent. We like to welcome pro-active team players and strong communicators who can deliver high quality services to our Management Support Organization (MSO). You will be part of a creative, dynamic work environment with encouraging management assistants. We have multiple opportunities for junior, mid-level and senior candidates.
Read more >>
Application form >>

AE Sensors - Dordrecht
Sales engineer
AE Sensors BV is een groothandel die ook totaaloplossingen levert en ontwikkelt. Wij zoeken een techneut die met passie voor elektronica en sensoren graag problemen oplost en uitdagingen zoekt. Daarnaast is flexibiliteit een absolute pré. Het kan zijn dat je op het ene moment op een offshore platform, een zeegaand schip of een kraan in de Rotterdamse haven staat, maar een paar uur later in de clean room van een chip machine fabrikant.
Lees meer >>

Advertorial

VanLien/ABB Noodverlichting wijst de weg
Test je kennis & win een slipcursus!
Het doel van noodverlichting is eenvoudig: zorgen voor een veilige uitweg. Hoe regel je dat? Wat weet jij over noodverlichting? Test je kennis in de WegWijsQuiz van VanLien/ABB Noodverlichting. Je maakt dan kans op een slipcursus op Circuit Zandvoort. Naar de Quiz! >>

Sponsored content

    
Connectoren en lintkabels van het merk CONNFLY
Overzicht van het aanbod voor toepassingen in de productie en industrie. Lees meer >>

advertorial

Sinds 1999 waarborgt ICAPE Group de toelevering van printen en op maat gemaakte technische onderdelen voor grote spelers in de globale elektronica-industrie. Met bijna 3000 actieve klanten ontwikkelt het Franse bedrijf zich tot een van de gevestigde wereldleiders in zijn sector.

Bedrijf in beeld

ICAPE Group ; Expert services supplier of customized PCBs and technical parts.

AVE Added Value Electronics

Bent u voldoende vertrouwd met PCB-ontwerp?

Advertorials

RS Components Nederland:
De rol van sensoren in IIoT - Sensoren zijn een sleuteltechnologie geworden. Lees in deze gratis whitepaper alles over de cruciale rol van slimme sensoren in het Industrial Internet of Things en lees meer over IIoT op de themapagina van RS Components.

Transfer Multisort Elektronik:
Hoe meet ik stroomverbruik - kom te weten hoe u zelf uw stroomverbruik thuis kunt meten!

RS Components Nederland:
Tussen leverancier en klant
RS Components is meer dan een webshop

Transfer Multisort Elektronik:
DC-spanningsomvormer - welke te kiezen?

Binder Nederland B.V.:
M16-connectoren
De perfecte oplossing voor toepassingen die veel contacten vereisen

Acal BFi:
5G voor uw project?
5G is er, maar wanneer kunnen we echt beginnen?

Transfer Multisort Elektronik:
Optische kabel - alles wat u moet weten

RS Components Nederland:
Als de winkel om de hoek
RS Components neemt veel werk uit handen

Transfer Multisort Elektronik:
Leds voor sterilisatie met UV-C-licht

Nieuwsbrief

Ontvang wekelijks het laatste nieuws uit uw vakgebied. Meld u hier aan voor de gratis nieuwsbrief. U wordt dan ook op de hoogte gehouden van het verschijnen van de nieuwe
e-zines.

Volg e-totaal

Agenda

Klik hier voor de complete agenda.